Mancal: o que é, como funciona, qual a função e quais os tipos?
Automação Industrial

Mancal: o que é, como funciona, qual a função e quais os tipos?

O funcionamento das máquinas e equipamentos depende de componentes como o mancal.

Esse elemento mecânico serve como apoio para elementos girantes, como fusos de esferas e eixos, e deve estar em perfeitas condições para possibilitar diversas atividades industriais.

Você conhece bem essa peça? Sabe os tipos e a sua importância para os sistemas mecânicos? Neste artigo, vamos expor informações sobre seu papel, detalhar os tipos principais e te dar dicas para escolher o melhor produto. Acompanhe.

O que é um mancal?

Mancal é um elemento de máquina que atua como um apoio fixo para a transmissão mecânica em elementos girantes (rolamentos e eixos). É altamente resistente, geralmente feito de ferro ou aço e tem estrutura bipartida, ou seja, tem uma base e uma tampa. 

Em outras palavras, é um dispositivo mecânico fixo, que serve de suporte para possibilitar o funcionamento de eixos e rolamentos, como o rolamento de esferas ou o rolamento de rolos. Ele fica em contato com esses elementos que se movimentam. Faz a sustentação e garante que se mantenham “no lugar” enquanto giram.

Componente importante para a atuação de diversos equipamentos, o mancal garante a transmissão de potência em diferentes sistemas. Ele está sujeito às forças de atrito causadas pelos giros do eixo.

Nos fusos de esferas, os mancais tem o objetivo de suportar os esforços axiais e radiais e ainda garantir o perfeito funcionamento do sistema.

Fundamental na indústria 4.0, esse elemento exige cuidados: se houver alguma irregularidade em sua estrutura, todo o sistema será prejudicado e pode ser até paralisado.

Uma curiosidade: o mancal também já foi muito chamado de chumaceira, nome que caiu em desuso.

Qual a função de um mancal?

Esse elemento de transmissão mecânica foi desenvolvido para suportar as cargas aplicadas em um eixo enquanto ele gira. Ele ajuda a transferir torque e rotação, além de amortecer vibrações e garantir alta eficiência e a correta transferência de energia mecânica de sistemas industriais.

As cargas são dinâmicas e podem, com o tempo, danificar o mancal, que deve ser selecionado adequadamente – o que impactará diretamente a sua durabilidade. A base do mancal tem buchas ou rolamentos para diminuir o atrito do eixo.

Sua manutenção é primordial, pois o funcionamento das máquinas modernas depende muito do seu estado. Qualquer problema na peça pode resultar em parada de equipamentos e, consequentemente, de produção, trazendo prejuízos às empresas.

Quais são os tipos de mancais?

Os mancais, nas suas diferentes apresentações, dão segurança à movimentação rotativa. Eles são categorizados em dois grandes grupos: mancais de deslizamento e mancais de rolamento.

Estes grupos, por sua vez, se subdividem e possuem características diferentes para atender a variadas aplicações na indústria. Veja:

Principais tipos de mancais de deslizamento

Mancal hidrodinâmico

Constituídos por eixo e bucha, com o diâmetro do eixo muito similar ao diâmetro do interior da bucha. Isso faz com que a folga existente entre eles seja baixa e possibilite o uso de óleo lubrificante.

Assim, não ocorre contato direto entre os elementos durante o funcionamento do conjunto. Esse modelo de mancal, que atua sob altas cargas em velocidades elevadas, é apropriado, por exemplo, para turbomáquinas.

Entre as suas características principais, tem alta durabilidade;

Mancal hidrostático

Funcionam por meio de um sistema de alimentação de lubrificante com pressão externa, que faz com que o lubrificante líquido seja continuamente enviado por canais de entrada para câmaras entre as superfícies do mancal.

Com essa separação de superfícies causada pela camada de lubrificante, não ocorrem atritos. Assim, a regulagem de posição é de altíssima precisão.

Seu desgaste também é quase inexistente e, por isso, é indicado para uso em máquinas de medição e/ou testes e máquinas-ferramenta;

Mancal aerostático

Modelo de mancal que suporta temperaturas elevadas e praticamente não aquece. É lubrificado a filme de ar, com espessura entre 5 e 30 micrômetros.

Suas superfícies são intercaladas com camadas de ar comprimido, que as mantêm separadas. Vibra muito pouco, em comparação a outros tipos de mancais. Apresenta baixo ruído e pequeno erro médio de giro do mancal, permitindo que o ar vá para o ambiente, sem risco de contaminação.

Não sofre desgaste, sua fricção é mínima e sua exatidão é alta em qualquer velocidade;

Mancais magnéticos

Tipo de mancal que não usa fluido lubrificante e mantém o eixo em suspensão por meio de força magnética proporcionada por eletroímãs, ímãs permanentes, supercondutores ou indução magnética.

Tem potencial para ser cada vez mais adotado em máquinas elétricas, pelo fato de não usar lubrificantes.

Principais tipos de mancais de rolamento

Mancal Rígido de esferas

Modelo de mancal que é formado por um conjunto de esferas, que não permitem o movimento de flexão ou o desalinhamento do eixo. Possui anéis com concavidade de curvatura maior do que o raio das esferas, servindo de trilho para nortear o movimento.

Robusto, é capaz de suportar velocidades elevadas e cargas axiais e radiais. Com baixo atrito, vibração e ruído, pode ser aplicado em diversos projetos;

Mancal de esferas de contato angular

Permite modificar a área de contato entre as esferas e o trilho. Assim, dependendo de como os anéis “abraçam” os elementos rolantes, eles conseguem suportar mais ou menos cargas axiais.

Esse mancal é indicado para projetos que exigem alta rotação e baixo ruído;

Mancal de rolos cilíndricos

Tipo de mancal formado por elementos de rotação na forma de cilindros, que possibilitam ao eixo trabalhar em alta velocidade e suportar altas cargas de impacto no sentido radial.

Isso acontece pois esse mancal apresenta uma linha de contato entre os rolos e os anéis do rolamento. Sua montagem e desmontagem fáceis permitem uma manutenção descomplicada;

Mancal de rolos cônicos

Constituído de anéis e rolos com superfície cônica, com centros que convergem no eixo do rolamento. Foi desenvolvido para suportar cargas elevadas de impacto, até mesmo de impactos axiais e radiais simultâneos.

Devido a sua estrutura, deve ser utilizado em pares, para manter o equilíbrio das forças na montagem;

Mancal axial de esferas

Esse mancal tem dois anéis: um no eixo e outro na base, para acomodar a gaiola e as esferas em canais.

Pode ser montado em escora dupla, para obter maior robustez, com a utilização de duas gaiolas com esferas e um anel intermediário entre elas;

Mancal de agulhas

Modelo que contém agulhas (rolos) com comprimento maior do que o diâmetro. Isso possibilita a acomodação de mais componentes rolantes em um mesmo diâmetro de rolamento.

É usado principalmente com cargas elevadas e rotações baixas, como máquinas de construção. Não é indicado para cargas axiais;

Mancal autocompensador de rolos e esferas

Tipo de mancal composto por um anel externo de curvatura esférica no trilho e centro que coincide com o centro do rolamento.

Possui gaiola que abriga duas filas de elementos rolantes (rolos adaptados ou esferas). Sua estrutura corrige automaticamente erros de alinhamento.

Para que serve um mancal de rolamento?

O mancal de rolamento serve para possibilitar ao eixo um giro fácil, com pouca resistência. Costuma ser aplicado em situações que requerem alta velocidade e baixo atrito.

Também chamado de rotativo, essa peça é formada por dois anéis concêntricos onde são afixados elementos rolantes, como rolamentos de esferas, agulhas ou roletes.

O mancal rotativo serve de apoio para fusos de esferas e se apresenta de duas formas: duplo ou simples. Quanto à fixação, podem ser de fixação frontal ou fixação de base.

Geralmente, o fuso de esferas utiliza dois mancais: um em cada lado de suas extremidades. O mancal duplo é instalado sempre ao lado do motor, enquanto o mancal simples é colocado no lado oposto, servindo apenas como apoio.

Perguntas frequentes sobre o Mancal

Qual a função dos mancais de deslizamento?

Os mancais de deslizamento, de escorregamento ou de bucha possuem uma bucha fixada em um suporte. São ideais para máquinas de baixa rotação e/ou equipamentos pesados.

Seu nível de atrito é elevado, em comparação a outros tipos de mancais,  e sua montagem e desmontagem são simples. É um componente bastante durável, quando recebe os devidos cuidados de manutenção.

O mancal de deslizamento possui uma estrutura que oferece direcionamento ao eixo. Com o uso de lubrificantes (óleo, graxa ou grafite), ele serve para reduzir o atrito entre buchas e eixos, elevando a eficiência do sistema.

Esse tipo de mancal não necessita de elementos rolantes para suportar um eixo em rotação. Não é indicado para altas rotações, sob o risco de superaquecimento.

O que é mancal hidrostático?

Mancal hidrostático é um elemento altamente preciso, com desgaste quase inexistente, usado em aplicações industriais exigentes, como máquinas-ferramenta. Para suportar cargas, esse dispositivo mecânico usa uma fonte externa pressurizada (água, óleo ou ar) como uma camada de barreira entre a parte externa do rolamento e o eixo.

É muito empregado em projetos que exigem altas velocidades e cargas elevadas.

O que é mancal de bucha?

Mancal de bucha é o mesmo que mancal de escorregamento ou deslizamento. Entre suas características, é formado por uma bucha fixada em um suporte único. Geralmente, é adotado em equipamentos pesados e/ou de pouca rotação. Seu nível de atrito é elevado, quando comparado a outros tipos de mancais.

Como escolher um mancal?

Para acertar na escolha do componente, é preciso levar em consideração as características do eixo com o qual ele trabalhará. Isso inclui suas dimensões, as forças atuantes e até a forma de montagem do projeto.

Também irá interferir na seleção do mancal: o nível de precisão requerido para a movimentação do sistema, a capacidade de amortecimento, o RPM do eixo, a direção das cargas, as exigências de lubrificação, etc.

Para a tarefa ficar mais fácil e assertiva, é aconselhável contar com uma empresa especialista como a Kalatec, que conta com um time de técnicos e engenheiros para auxiliar na escolha do melhor produto, para atender de forma segura a aplicação.

Conclusão

Esperamos que esse conteúdo tenha sido útil para você. Notamos que determinados componentes, como o mancal, são de extrema importância para o funcionamento de máquinas e equipamentos mecânicos.

Lembrando que, para garantir uma longa continuidade operacional, faz-se necessária a manutenção e cuidados frequentes com a peça, além de adquiri-la com um fornecedor de confiança.

Para conhecer nossos mancais e outros componentes para a indústria, acesse nosso site! Te espero no próximo post!

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Edilson Cravo

Edilson Cravo

Engenheiro de Aplicação da KALATEC, 23 anos de experiência com mais de 5000 visitas únicas em Indústrias. Especialista em Automação Industrial e apaixonado por Servos Motores, foi treinado nas fábricas EMERSON MOTION CONTROL, YASKAWA, WEG, DELTA, HNC, LEADSHINE e ESTUN. Foi consultor de projetos no Instituto Nuclear Brasileiro, Embraer, Rede Globo, USP (Projeto Inspire) entre outros.

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